Какие задачи стоят перед геномным центром мирового уровня, почему прежние методы селекции уже не годятся для того, чтобы прокормить человечество, и почему сегодня как никогда необходимы геномные технологии – об этом наш разговор с Евгением Давидовичем Свердловым, руководителем центра геномных исследований мирового уровня (ЦГИМУ) «Курчатовский геномный центр», академиком РАН.
– Евгений Давидович, никто не ожидал, что вы возглавите крупный центр мирового уровня, все считали, что вы теперь на пенсии, будете книжки писать, учебники, мемуары. Но тем не менее вы продолжаете активную жизнь в науке. Что это за центр и почему вас решили пригласить его возглавить?
– Для меня самого это загадка. Я ушел со своей постоянной работы в Институте биоорганической химии и два месяца назад наконец почувствовал свободу. И тут позвонил Михаил Валентинович Ковальчук. Это человек известный, его не нужно представлять. Мы с ним очень давно знакомы, и у нас хорошие отношения, как и вообще с Курчатовским институтом. Я почти 20 лет был директором Института молекулярной генетики РАН, который начинал свое существование в составе Курчатовского института. Ковальчук совершенно неожиданно предложил мне возглавить этот центр.
– Вы согласились?
– Я ему сказал, что мне крайне не хочется, я всю жизнь прожил под флагом «надо» и наконец два месяца живу под флагом «хочу». Но он настоятельно уговаривал. Я человек, который привык платить за добро, и решил: раз звонит Михаил Валентинович и так настоятельно меня уговаривает, то, значит, так надо. И со скрипом согласился. В результате вот уже два года я занимаюсь этой проблемой.
– Что это за проект, как он начинался?
– Это совсем новый проект. Он был утвержден постановлением правительства в апреле 2019 года на срок 2019-2027 годы. Этим постановлением было создано три центра геномных исследований мирового уровня. Это Курчатовский геномный центр (КГЦ), Центр высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины и Центр геномных исследований мирового уровня по обеспечению биологической безопасности и технологической независимости. Во главе всего этого стоит КГЦ. Этот центр включает в себя несколько институтов.
Это, прежде всего, сам Курчатовский институт, Институт молекулярной генетики, Институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов, Гатчинский институт ядерной физики, Никитский ботанический сад, Московский физико-технический институт и Институт сельскохозяйственных биотехнологий. У каждого из них есть свои программы, и вместе они образуют проект, которой направлен на усовершенствование сельскохозяйственных технологий и биотехнологий так, чтобы они дополняли друг друга.
– Почему именно Курчатовский институт возглавил геномные исследования?
– Многие удивляются, почему Курчатовский институт, который создавал атомную бомбу, синхротроны и занимался прочими проблемами «чистой» физики, вдруг занялся биотехнологическими проблемами. На самом деле физики во всем мире всегда принимали очень активное участие в биологических исследованиях. Если посмотреть историю современной молекулярной биологии и генетики, то очень большой вклад в ее становление внесли физики. Возьмем, к примеру, таких гигантов, как нобелевские лауреаты Макс Дельбрюк, Фрэнсис Крик. Один из создателей квантовой физики, лауреат Нобелевской премии по физике Эрвин Шредингер («хозяин» знаменитого кота) написал книгу «Что такое жизнь с точки зрения физики?», которая привлекла многих физиков к биологии. Патриарх атомной физики Нильс Бор написал книгу «Атомная физика и человеческое познание», где он, может быть, впервые сказал: для того чтобы изучать живое, нельзя убивать это живое, а мы сначала убиваем, саму суть жизнедеятельности уничтожаем, а потом начинаем изучать.
– А что происходило в нашей стране?
– Наша страна здесь не исключение, хотя наш путь был тернист. В Советском Союзе в 1948 году прошла сессия всесоюзной сельскохозяйственной академии имени В.И. Ленина, возглавляемой академиком Трофимом Денисовичем Лысенко, которая разгромила генетику не научными методами, а чисто административными. Разогнали генетические лаборатории. Крупнейшие ученые были вынуждены искать работу. Допустим, наш знаменитый генетик, создатель теории химического мутагенеза, Иосиф Абрамович Рапопорт ушел работать геологом и, будучи доктором биологических наук, был представлен к степени кандидата геологических, которую ему тоже не разрешили.
Только в 1957-м Иосиф Абрамович возвратился к научным исследованиям в Институте химической физики по приглашению его директора, физика, ставшего лауреатом Нобелевской премии по химии, академика Николая Николаевича Семенова.
– А Николаю Ивановичу Вавилову, как известно, еще меньше повезло.
– Короче говоря, генетика была разгромлена. При этом надо сказать, что академик Курчатов и ряд других академиков, участвовавших в атомном проекте, резко протестовали, писали письма Иосифу Виссарионовичу, но безуспешно. Лысенко был тогда очень силен. Но в Курчатовский институт были приглашены несколько генетиков из числа тех организаций, которые были разгромлены, и они образовали две генетические лаборатории, задачей которых было исследование влияния радиоактивного излучения на живое вещество.
Эта проблема стала очень актуальной, поскольку прогремели Хиросима и Нагасаки, и стало совершенно очевидно, что бомбы наносят не только физические разрушения, но и физиологические. Во всех национальных ядерных центрах в Америке тоже стали создаваться радиобиологические лаборатории. В Курчатовском институте из двух упомянутых лабораторий позже был образован радиобиологический отдел (РБО). Во главе отдела стал В.Ю. Гаврилов – физик, дважды лауреат Сталинской премии, работавший до этого над атомным проектом.
В отдел вошли крупные генетики, в том числе Сос Исаакович Алиханян, Роман Вениаминович Хесин и другие. Они образовали сильное генетическое ядро в Курчатовском институте. Это было в 1957 году. Я встречался с Виктором Юлиановичем, мы даже спланировали с ним написать книгу про ДНК, но, к сожалению, не успели, он скончался. Большим энтузиастом и защитником генетики был академик Игорь Евгеньевич Тамм, нобелевский лауреат по физике. Тамм и другие выдающиеся физики подписали «Письмо трёхсот», направленное в 1955 году в Президиум ЦК КПСС в защиту генетики и против Лысенко.
– Известно, что, когда президентом академии наук стал Анатолий Петрович Александров, радиобиологический отдел стал Институтом молекулярной генетики АН СССР.
– Совершенно верно. Таким образом, традиционная связь Курчатовского института и молекулярной генетики тянется с давних пор. И сам Курчатов, и потом академик Велихов, который возглавил Курчатовский институт после Александрова, всегда проявляли очень большое внимание к биологическим работам.
Приведу небольшой пример из собственной жизни. Однажды я попал в больницу в одну палату вместе с филологом. Этот филолог был очень эрудированным человеком, я от него узнал чрезвычайно много нового. И однажды, когда мы уже более или менее хорошо освоились, этот филолог меня спросил: «А можно ли найти ген речи у обезьяны?»
– Интересно!
– Я ответил, что нет. Но в подкорке вопрос завертелся. И вдруг я подумал, что в принципе можно использовать одну методику, с помощью которой можно попробовать выделить гены, отличающие человека от обезьяны, в том числе и ген речи. Эта методика называлась «вычитающая гибридизация».
Я пришел с этой идеей к Юрию Анатольевичу Овчинникову. Он сказал мне, что у меня и так дел невпроворот и надо заниматься более актуальной темой. И я хорошо его понял, дел было действительно масса. Но примерно через пару недель он вызывает меня к себе в кабинет и говорит: «Женя, посмотрите, вот записочка».
Я читаю записку, написанную корявым почерком, и там написано: «Юрий Анатольевич, а почему бы нам не попробовать выделить ген речи у обезьяны?»
– Это кто написал?
– Анатолий Петрович Александров, президент академии наук. А Юрий Анатольевич был вице-президентом.
– Его что же, тоже достал этот филолог?
– Нет, он сам об этом подумал. Понимаете, это была эпоха широко мыслящих людей. Меня сейчас убивает то, что огромное количество людей, которые работают в нашей области, думают над одной какой-то проблемой, а все, что вокруг, не видят, и получаются очень часто не то чтобы большие глупости, но абсолютно тривиальные работы, которые никак не добавляют новое знание. Ими просто заполнены научные журналы. Я даже написал по этому поводу статью, которая называлась «Инкрементальная наука: статьи и гранты – да, открытия – нет». Другими словами, это наука маленьких изменений.
Так вот, я действительно занялся этой проблемой. Мы в сотрудничестве с Вадимом Моисеевичем Кавсаном, сотрудником Института молекулярной биологии в Киеве, купили обезьян в Киевском зоопарке, но гены речи выделить не удалось. Зато удалось разработать методику сравнения геномов и продуктов их транскрипции, которая сейчас широко используется во всем мире, на нас все ссылаются, и это одна из наиболее цитируемых работ. Я это вспомнил в качестве примера участия ведущих физиков в биологических проблемах.
– Но вернемся к геномному центру…
– Итак, совершенно неслучайно именно Курчатовский институт взял на себя такую ответственность. До конца 2024 года не менее 2100 молодых исследователей примут участие в образовательных научно-технических программах и проектах, реализуемых Курчатовским геномным центром. Имеется в виду МФТИ, который, как я уже сказал, входит в состав центра, и образовательный элемент в работе центра очень важен. Будет опубликовано около сотни статей, описывающих оригинальные результаты, будет создано около полусотни результатов интеллектуальной собственности, оригинальных изобретений, разработано множество микробных штаммов, продуцентов для медицины и сельского хозяйства, новых линий растений и животных. Микробиологическая промышленность получит новые технологии, как и сельское хозяйство.
У каждого из участников, которых я перечислил, есть свой спектр задач. МФТИ я уже упомянул – они в основном должны заниматься внедрением студентов в этот проект. Вообще МФТИ создавали физики. Нобелевский лауреат Петр Леонидович Капица в письме Иосифу Виссарионовичу Сталину писал, что этот вуз должен отличаться от других тем, что его студенты будут участвовать непосредственно в научных исследованиях. Это свойство остается у него и сейчас.
Основное направление сибирского Института цитологии и генетики – создание новых сортов высокопродуктивной пшеницы и ячменя, а также животных с улучшенными сельскохозяйственными качествами. Институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов разрабатывает биотехнологии микробиологической промышленности, нацеленные на создание кормовых добавок, микроорганизмов, продуцирующих витамины. У них есть богатый опыт. Когда-то мы с ними вместе создали первый в России генно-инженерный промышленный интерферон.
Короче говоря, у каждого имеются свои важные программы и проекты, и их обсуждению посвящены регулярные встречи раз в месяц. Раз в год происходят отчеты на Совете по генетическим технологиям, которые возглавляет Татьяна Алексеевна Голикова, ее заместителем является Андрей Александрович Фурсенко. С ним мы тоже очень много лет работаем «в одной лодке», он был министром образования и науки, и у меня позитивный опыт работы с ним, когда я был директором Института молекулярной генетики.
– Евгений Давидович, какова ваша функция в этом грандиозном проекте?
– До недавнего времени у меня не было особых проблем, потому что, когда я пришел, вся программа была уже сверстана, она была разумная, на нее уже были выделены деньги, а смета – это святое. Моя роль заключалась в основном только в том, чтобы следить за отсутствием в отчетах глупостей.
– Удавалось обнаружить какие-то глупости?
– Мелкие недочеты. Там работают квалифицированные люди. И я думаю, что моя основная задача начнется только сейчас. 13 ноября закончилась конференция по проблемам климата в Глазго. Там впервые всерьез забили тревогу по поводу климатических изменений, которые происходят уже сейчас. Эпидемии, пандемии – это предвестник гораздо более неприятных вещей, и на конференции всё это было очень весомо обосновано. Приняли пакт по уменьшению выбросов CO2 и прочим проблемам. Взяли обязательство, конечно. Но дело в том, что в 2015 году была парижская конференция, где тоже брали обязательства уменьшить выбросы CO2. Ни одна из ведущих экономик не выполнила парижские постановления. И после конференции в Глазго у многих ведущих ученых остаются сомнения, что эти постановления будут выполнены.
Недавно я выступал на президиуме Совета по генетическим технологиям, отчитывался за прошлый год. Там я поднял вопрос о том, что нам нужно уже сейчас думать, как создавать защиту против грядущих климатических изменений. И это было воспринято очень серьезно. Михаил Валентинович, кстати сказать, об этом говорил еще до меня. И я думаю, что моя настоящая роль как раз с этого момента начнется.
– А какую вы можете сыграть роль? Как вы можете противостоять климатическим изменениям в одиночку?
– Климатическим изменениям мы противостоять не можем, они будут. Но мы можем и должны создавать сельскохозяйственные растения и животных, устойчивых к изменениям климата. До сих пор была ситуация противоположная. Селекция – это отбор животных или растений, наиболее высокопродуктивных в заданных условиях. Благодаря этому уменьшается биоразнообразие высокопродуктивных видов, они генетически слишком однородны. А устойчивость к климату и другим катаклизмам обеспечивается биоразнообразием.
Уменьшение биоразнообразия, то есть селекция, это заодно и уменьшение устойчивости к изменениям, вот в чем беда. И сейчас нужно думать о том, как обеспечить устойчивость к климатическим изменениям этих хорошо отобранных высокопродуктивных организмов. Это очень серьезная научная проблема, над ней сейчас думают во всем мире.
– И у нас тоже?
– Мы тоже на эти темы говорим, об этом всерьез думаем. Сейчас концепция заключается в том, что это симбиоз растений и микроорганизмов, которые помогают растению приспосабливаться к изменениям окружающей среды, снабжают их азотом, фосфором, предохраняют от болезней. Вся совокупность микроорганизмов называется микробиом. Кстати, и у человека есть свой микробиом, который исключительно важен для его жизнедеятельности. Новая концепция рассматривает растения не как некую отдельную сущность, которая может существовать сама по себе, а как единую систему растения с сосуществующим с ним микробиомом.
Появился даже новый термин – холобионт, то есть целый комплекс организмов, которые сосуществуют, помогая друг другу. Это не мои оригинальные идеи, но я их очень активно поддерживаю, полагая, что можно усовершенствовать микробиом таким образом, что он будет помогать растению выживать в изменяющихся условиях.
При этом надо сказать, что генетические технологии гораздо более приспособлены к работе с микроорганизмами, чем к работе с высшими организмами. Геном бактерии на порядки меньше, чем геном человека. Их гораздо проще реконструировать, проще направленно модифицировать. Если мои размышления будут поддержаны и их можно будет реализовать в качестве проекта, то здесь я смогу быть реально полезен. А сейчас я просто размышляю.
– Евгений Давидович, вы проделали огромный путь в науке. Вас цитируют многие молекулярные биологи и генетики. Тем не менее вы говорите, что ваша нынешняя работа, пожалуй, главная в вашей жизни. Почему?
– Потому что человечеству грозит катастрофа. Мы пытались использовать все возможные ресурсы Земли для улучшения нашего благосостояния. И мы уничтожили практически все свои ресурсы. Их уже не осталось. Мы дошли до пределов. Таких пределов существует девять.
– Как девять кругов ада?
– Да. По Данте. В христианстве их семь. Предел содержания CO2 в воздухе, предел содержания озона в воздухе, кислоты в океане и так далее. По всем этим показателям мы находимся на самом пределе, и мы перешагнем этот предел уже к 2030 году, если все будет продолжаться так же, как сейчас. Поэтому настало время решительных действий.
– То есть ваша задача – спасти мир, ни много, ни мало?
– Недавно, поздравляя участников нашего консорциума по поводу наступающего Нового года, я сказал, что мы следуем традициям Курчатовского института, который спас мир от гибели в атомной войне. Наша задача, безусловно, скромнее, но мы тоже нацелены на то, чтобы спасти мир от голода и вымирания. Надеюсь, у нас получится.
